冠状动脉支架的临床前评价

摘要

新的冠状动脉支架设计和材料在临床应用前必须在相关的临床前模型中进行测试。本文介绍了一种用于支架研究的动脉粥样硬化兔主动脉模型和猪冠状动脉模型。 在体 以及组织学分析。

摘要

冠状动脉疾病是全球范围内导致发病和死亡的主要原因。尽管生活方式改变和药物治疗是治疗的基石，但对于接受优化药物治疗后仍存在症状的急性冠脉综合征和慢性冠状动脉疾病患者，常规会实施冠状动脉球囊血管成形术和支架植入术。近几十年来，已开发出多代冠状动脉支架。球囊血管成形术和支架植入术可通过将药物涂覆于球囊或支架表面来提供支持，这些药物旨在促进干预后血管的愈合，或预防再狭窄的形成。在新器械被临床采纳之前，必须对其安全性和有效性进行严格测试；因此，对可靠且可重复的支架术前评估方法的需求持续存在。本文介绍用于冠状动脉支架研究的猪冠状动脉模型和动脉粥样硬化兔模型，并描述血管内成像和支架组织学检查的基本步骤。

引言

动脉粥样硬化性冠状动脉疾病给全球各国的医疗系统带来了沉重负担¹。对于急性冠脉综合征患者以及有症状的稳定性冠状动脉疾病患者，常规实施冠状动脉球囊血管成形术和支架植入术²。球囊血管成形术是一项革命性发明，可用于重建狭窄甚至闭塞的冠状动脉血流。冠状动脉支架进一步改善了经皮冠状动脉介入治疗（PCIs）的效果，其通过防止球囊血管成形术后动脉的急性弹性回缩发挥作用³。随着药物洗脱支架（DESs）的引入，PCI 的疗效得到进一步提升；这类支架表面涂有抗增殖药物，旨在对抗支架内再狭窄（ISR）——即先前植入的支架再次发生管腔狭窄。DESs 随后进一步发展，其支架梁更薄但更耐用，并采用可生物降解的聚合物以实现药物释放。从概念上讲，支架的刚性结构仅需在数周至数月内提供支撑，以防止动脉回缩。这推动了新一代完全可生物降解支架装置的研发。早期的可生物降解支架和支撑结构曾遭遇一些挫折，因研究报道其支架内血栓形成的发生率有所增加⁴。因此，目前可生物降解支架尚未得到广泛应用。

仅在美国，每年进行的经皮冠状动脉介入治疗（PCI）就接近一百万例。随着越来越多的患者接受血管内治疗，新型支架材料和设计的研发将持续发展。对新器械的评估需要在具有生物学相关性的环境中进行测试，这就必须使用....

方案

所有动物实验均经芬兰动物实验委员会批准。动脉粥样硬化兔模型采用成年3.0-4.0 kg的新西兰白兔（NZW）。猪冠状动脉研究中，实验动物在实验开始时体重为30-40 kg。兔动脉粥样硬化模型和猪冠状动脉模型的实验方案将分别描述，随后介绍如何对不可降解冠状动脉支架进行组织学分析，该组织学方法与所使用的in vivo模型无关。

1. 兔动脉粥样硬化模型

注意：为了在主动脉中诱导快速的动脉粥样硬化改变，动物需饲喂高胆固醇饮食，并在支架植入前对主动脉进行去内皮处理。支架植入和成像通过颈动脉进行，支架随后按以下所述进行组织学处理。对于兔主动脉而言，血管内超声（IVUS）比光学相干断层扫描（OCT）更适用，因为无需进行动脉冲洗。

1.  高胆固醇饮食（图1)
   1. 通过添加胆固醇将普通兔饲料转化为高胆固醇饲料。在大烧杯中，使用磁力搅拌器将胆固醇溶于等体积的乙醇和二乙醚中（250 g 胆固醇加入 2 L 96% EtOH 和 2 L 二乙醚）。
   2. 当胆固醇完全溶解后，将混合物倒入通风橱内大盆中25公斤的兔粮上。每日搅拌数次，持续3至4天，直至混合物完全干燥。
   3. 这将制备出含1%胆固醇的饲料。要制备含0.025%胆固醇的饲料，需将1%胆固醇饲料与普通兔饲料按1:40的....

结果

必须通过血管造影确认支架成功扩张，理想情况下应结合血管内成像（图3A,B）。猪冠状动脉模型支持多次成像检查，光学相干断层扫描（OCT）可用于频繁成像以获取随访数据。通过血管造影和OCT成像可轻松评估支架内再狭窄（ISR）、支架扩张情况以及可能的支架梁断裂。与组织学不同，血管内成像可提供沿整个支架长度的连续数据，而组织学通常仅能对支架上少数几个节段进行分析。

采用上述组织学方法，尤其是定制的包埋方案，即使是从支架植入的节段也能进行免疫组织化学分析。常规试剂盒组织学染色（如苏木精-伊红染色，HE）也可轻松应用（图4A）。此外，该方法还可结合基于抗体的检测方案，用于内皮细胞、炎症细胞以及其他细胞类型的识别与鉴定（图4B）。

讨论

尽管目前一代的药物洗脱冠状动脉支架已证明其优势，但新的器械正在被开发以更好地满足患者和医疗专业人员的需求。第一代完全可生物降解的冠状动脉支架遇到了若干挑战，这进一步凸显了在具有生物学相关性的模型中测试新器械的重要性⁹。本文介绍的模型为支架研究提供了两种选择。冠状动脉模型适用于新型血管内冠状动脉器械的研究，通常也是必需的，因为猪的冠状动脉解剖结构和生理特征与人类非常相似。动脉粥样硬化模型则提供了研究支架置入对动脉壁影响的机会，因为临床情况几乎总是涉及动脉粥样硬化病变。由于在猪体内诱导动脉粥样硬化非常困难，因此需要两种不同的模型来分别研究支架在相关冠状动脉以及动脉粥样硬化病变中的性能。这也是本文所介绍模型的主要局限性。

时间点可根据研究项目的需求进行调整。通常情况下，为期6周的随访已足以在任一模型中发现各研究组之间的差异¹⁰。猪冠状动脉模型使用的是生长中的动物，因此冠状动脉的直径会随着时间推移而发生变化。然而，我们已将该模型用于可生物降解器械的研究，随访时间长达18个月。相比之下，兔模型的靶.......

材料

本文使用的材料清单

姓名	公司	目录编号	评论
血管造影穿刺针	Cordis	12-004943
阿司匹林 Cardio 100 mg	Bayer
胆固醇	Sigma-Aldrich	C8667
波立维	赛诺菲		氯吡格雷
冠状动脉支架（金属裸支架、药物洗脱支架、可降解支架）			应根据研究方案选择支架。支架长度为 18–25 mm，直径为 2.5–3.5 mm
多美康	Orion		美托咪定
Dragonfly Optis OCT 导管	雅培	C408646	使用与现有成像系统兼容的导管
依诺肝素	赛诺菲		克赛
乙醇	Sigma-Aldrich	32221-M
芬太尼	Biocodex
冠状动脉导丝	Cordis	507114
J 型头导丝	Cordis	502717
AR1 指引导管	Cordis	670-110-00
AR2 指引导管	Cordis	670-112-00
直头指引导管	Cordis	55626090
Indeflator	美敦力	AC3200	用于支架球囊的充气与放气
5F 引入鞘	Cordis	504605P
6F 引入鞘	Cordis	504606X
凯他捷	辉瑞		氯胺酮
显微外科器械套装	Mediq	FBL-SET	例如 S&T 基础实验室套装
多聚甲醛	VWR	VWRRC28794.295	配制 1% 和 4% 的溶液
丙泊酚	B. Braun
缝线	OneMed	JOH8685H	5-0，不可吸收
缝线	OneMed	JOHFH1642H	4-0，可吸收
Technovit 9100	Kulzer
配备线性探头的超声仪	飞利浦
真空室	SP Bel-Art	F42043-0000
X 射线造影剂	Iomeron
二甲苯	Sigma-Aldrich	534056